Управляемое выполнение транзакций

Отличная от модели ANSI/ISO модель транзакций используется в СУБД Sybase; где применяется диалект Transact-SQL, в котором для обработки транзакций служат четыре инструкции:

• инструкция BEGIN TRANSACTION сообщает о начале транзакции, т. е. начало транзакции задается явно;

• инструкция COMMIT TRANSACTION сообщает об успешном выполнении транзакции, но при этом новая транзакция не начинается автоматически;

• инструкция SAVE TRANSACTION позволяет создать внутри транзакции точку сохранения и присвоить сохраненному состоянию имя точки сохранения, указанное в инструкции;

• инструкция ROLLВАСК отменяет выполнение текущей транзакции и возвращает БД к состоянию, где была выполнена инструкция SAVE TRANSACTION (если в инструкции указана точка сохранения — ROLLВАСК ТО имя _точки_ сохранения), или к состоянию начала транзакции.

43. Журнал транзакции?

Возможность восстановления состояния базы данных после сбоев обеспечивается с помощью журнала транзакций. Журнализация изменений, т. е. сохранение во внешней памяти информации обо всех модификациях БД, тесно связана с управлением транзакциями.

Основным принципом согласованной политики записи изменений в журнал и непосредственно в базу данных является то, что запись об изменении объекта базы данных должна попадать во внешнюю память журнала раньше, чем измененный объект оказывается во внешней памяти базы данных. Соответствующий протокол журнализации называется Write Ahead Log (WAL) — «пиши сначала в журнал», и состоит в том, что если требуется сохранить во внешней памяти измененный объект базы данных, то перед этим нужно гарантировать сохранение во внешней памяти журнала записи о его изменении.

Другими словами, если во внешней памяти базы данных находится некоторый объект базы данных, по отношению к которому выполнена операция модификации, то во внешней памяти журнала обязательно находится запись, соответствующая этой операции. Каждая успешно завершившаяся транзакция должна быть реально зафиксирована во внешней памяти. Какой бы сбой ни произошел, система должна иметь все данные для восстановления состояния базы данных, содержащие результаты всех зафиксированных к моменту сбоя транзакций. Минимальным требованием, гарантирующим возможность восстановления последнего согласованного состояния базы данных, является сохранение во внешней памяти журнала всех записей об изменении базы данных этой транзакцией. При этом последней записью в журнал, производимой от имени данной транзакции, является специальная запись о конце транзакции.

Иногда для восстановления последнего согласованного состояния базы данных после сбоя журнала изменений базы данных явно не достаточно. Основой восстановления в этом случае являются журнал и архивная копия базы данных.

Восстановление начинается с обратного копирования базы данных из архивной копии. Затем для всех закончившихся транзакций в прямом смысле повторно выполняются все операции. Более точно, происходит следующее: по журналу в прямом направлении выполняются все операции; для транзакций, которые не закончились к моменту сбоя, выполняется откат.

Хотя к ведению журнала предъявляются особые требования по части надежности, реально возможна и его утрата. Тогда единственным способом восстановления базы данных является возврат к архивной копии. Конечно, в этом случае не удастся получить последнее согласованное состояние базы данных.

Рассмотрим способы производства архивных копий базы данных. Самый простой способ — архивировать базу данных при переполнении журнала. В этом случае образование новых транзакций временно блокируется. Когда все транзакции закончатся, и, следовательно, база данных придет в согласованное состояние, можно выполнять ее архивацию, после чего начинать заполнять журнал заново.

Можно выполнять архивацию базы данных реже, чем переполняется журнал. При переполнении журнала и окончании всех начатых транзакций можно архивировать сам журнал. Поскольку такой архивированный журнал, по сути дела, требуется только для воссоздания архивной копии базы данных, журнальная информация при архивации может быть существенно сжата.

В заключение сформулируем общие требования к системе восстановления данных в составе СУБД.

1. Пользователь не должен осуществлять рестарт транзакций или повторный ввод данных. Восстановление должно проходить на базе транзакции с помощью отмены или изменения отдельных транзакций.

2. Быстрое восстановление данных обеспечивается генерацией данных, используемых для восстановления.

3. При выполнении процедур автоматизированного восстановления пользователь не должен анализировать состав данных и выбирать сами процедуры.

Для восстановления базы данных СУБД имеют в своем составе сервисные программные средства:

Программы ведения системного журнала регистрируют операции над БД: описание соответствующей транзакции, код пользователя, текст входного сообщения, тип изменения БД, адреса изменяемых данных вместе с их значениями до и после изменения.

Программы архивации используются для регулярного получения копий БД для последующего ее восстановления.

Программы восстановления применяются для возврата БД или некоторых ее частей в состояние, предшествующее возникновению отказа. При этом используют архивную копию БД и системный журнал.

Программы отката ликвидируют последствия выполнения определенной транзакции в БД.

Программы записи контрольных точек и повторного исполнения позволяют ускорить восстановление.

44. Параллельное выполнение транзакции (пропавшее обновление, чтение «грязных» данных, чтение несогласованных данных, строки-призраки)?

Пропавшие обновления

Рассмотрим пример работы двух диспетчеров с модифицированной БД«Сессия». Пусть Диспетчер 1 вносит в текущий учебный план для каждой дисциплины, читаемой на третьем курсе, сведения о преподавателях, параллельно изменяя при этом значение столбца Нагрузка в таблице «Кадровый_ состав», а Диспетчер 2 выполняет такую же операцию для дисциплин второго курса.

Диспетчер 1 начинает работу по изменению таблицы «Учебный_ план» для Дисциплины 1 с количеством часов, равным 50.

В столбец ID_ Преподаватель для этой дисциплины предполагается внести значение 5. Запрос текущей нагрузки преподавателя возвращает значение 350, и Диспетчер 1 подтверждает изменение таблицы «Учебный_ план». При этом выполняются дополнительные действия по изменению столбца Нагрузка в таблице «Кадровый_ состав» для строки с ID_ Преподаватель = 5 (в столбец заносится значение 400).

До завершения операции Диспетчер 2 начинает те же действия для Дисциплины 2 с количеством часов 32, которую должен читать тот же преподаватель. Запрос текущей нагрузки преподавателя также возвращает значение 350, с которым и работает дальше Диспетчер 2. Выполнив те же операции, что и Диспетчер 1, Диспетчер 2 помещает в столбец Нагрузка значение 382, отменив тем самым предыдущие изменения.

Для избежание подобных ситуаций кСУБД по части синхронизации параллельно выполняемых транзакций предъявляется минимальное требование — отсутствие потерянных изменений.

Чтение «грязных» данных

Другой пример коллизий при несогласованной работе двух параллельных транзакций представлен на рис. 9.5.

Как показано на рисунке, Диспетчер 1 и Диспетчер 2 опять выполняют действия, описанные в предыдущем примере, но Диспетчер 2 начинает запрашивать данные о нагрузке преподавателя в тот момент, когда изменения, сделанные Диспетчером 1, уже зафиксированы в столбце Нагрузка, а транзакция еще не закончилась. Запрос Диспетчера 2 возвращает значение 400, и Диспетчер 2 вынужден отменить свои действия потому, что 400 часов — это максимальное разрешенное значение нагрузки. Между тем транзакция Диспетчера 1 закончилась возвратом к исходному состоянию, т. е. на самом деле Диспетчер 2 мог бы успешно завершить операцию.

Это тоже не соответствует требованию изолированности пользователей.

 

 

Чтобы избежать ситуации чтения «грязных» данных, необходимо требовать, чтобы до завершения одной транзакции, изменившей некоторый объект, никакая другая транзакция не могла читать изменяемый объект.